(57)【要約】【課題】  切削ブレードにおいて大きな横振れが発生するのを防止することの可能な超音波振動切削装置を提供する。【解決手段】  スピンドル２５と，スピンドル２５を回転可能に支持するスピンドルハウジング２６と，切削砥石部２３と切削砥石部２３を支持する基台部２１とを有し，スピンドル２５の先端部に固定される切削ブレード２２と，スピンドル２５に設けられて超音波振動する振動子３３とを備え，振動子３３からスピンドル２５の軸方向に伝達される超音波振動の振動方向を切削ブレード２２の径方向に変換し，当該径方向に超音波振動する切削ブレード２２によって被加工物１２を切削する超音波振動切削装置１０が提供される。切削ブレード２２の切削砥石部２３の外周部に，複数のスリット２３ａが形成されることにより，切削砥石部２３の横振れ，特に切削砥石部２３の径方向の長さｈが刃厚ｔの約２０倍を超えるときに発生する大きな横振れを防止できる。【選択図】    図７
2007111803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルと，前記スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと，切削砥石部と前記切削砥石部を支持する基台部とを有し，前記スピンドルの先端部に固定される切削ブレードと，前記スピンドルに設けられて超音波振動する振動子と，を備え，
前記振動子から前記スピンドルの軸方向に伝達される超音波振動の振動方向を前記切削ブレードの径方向に変換し，当該径方向に超音波振動する前記切削ブレードによって被加工物を切削する超音波振動切削装置において：
前記切削ブレードの前記切削砥石部の外周部に，複数のスリットを形成することを特徴とする，超音波振動切削装置。
【請求項２】
前記切削ブレードは，前記基台部の外周から突出した前記切削砥石部の径方向の長さをｈ，前記切削砥石部の厚さをｔとしたとき，ｈ／ｔ＞２０を満たすことを特徴とする，請求項１に記載の超音波振動切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，超音波振動切削装置に関し，より詳細には，超音波振動切削装置の切削ブレードの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハをチップ状に分割するために，切削砥石部と基台部とからなる切削ブレードによって半導体ウェハを切断するダイシング装置が知られている。このようなダイシング装置においては，加工点における温度の上昇を抑えることや，切削抵抗を増加させずにチッピングを減少させることが継続的な課題となっている。かかる課題の解決手段として，例えば，人間の可聴周波数以上の音域（約２０ＫＨｚ以上）である超音波の振動を利用して半導体ウェハを切削することが検討されている。
【０００３】
例えば，特許文献１には，切削ブレードを超音波振動させて半導体ウェハの切削を行うことが開示されている。かかる方法では，超音波振動によって切削ブレードを厚さ方向に撓ませている。このため，超音波振動する切削ブレードによって半導体ウェハの切断溝を広げるような力が働くため，どうしても切削抵抗が増加してしまい，チッピングが発生し易いという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決する方法として，特許文献２には，切削ブレードを取り付けた回転軸方向に超音波振動を伝達させて，切削ブレードと共に取り付けられた振動伝達方向変換部によって切削ブレードを径方向に振動させる切削装置が提案されている。
【０００５】
このような超音波振動させた切削ブレードによって半導体ウェハを切断することによって，通常の切削ブレードによる切断と比較して切削抵抗が減少できるので，チッピングを抑制することができる。また，加工点に切削水が供給されやすくなるため，加工温度が上昇せず，熱による歪みが生じない。さらに，振動によって切削ブレードに付着したコンタミネーションが振り落とされるので，切削ブレードにコンタミネーションが付着しない。また，切削ブレードに対する負荷が小さくなり，切削ブレードの寿命が長くなるという利点もある。
【０００６】
かかる超音波振動装置では，切削ブレードと共に取り付けられた振動伝達方向変換部によって，切削ブレードを径方向に振動させるため，切削ブレードの形状や大きさ，スピンドルの径や長さ，あるいは超音波振動子の出力だけでなく，切削ブレードおよび超音波振動子がスピンドルに取り付けられる位置まで正確に配置させる必要がある。
【０００７】
上記超音波振動切削装置では，超音波振動子から伝達される振動波形の最小振幅点を振動伝達方向変換点としており，この振動伝達方向変換点と同一またはその近傍の位置に切削ブレードが配置されている。この振動伝達方向変換点において，超音波振動の伝達方向がスピンドルの軸方向から切削ブレードの径方向に変換される。このように，超音波振動の伝達方向が切削ブレードの径方向に変換された超音波振動の振動波形における最大振動振幅点が切削ブレードの刃先に位置するように，切削ブレードのブレード径や超音波振動の周波数などが調整されている。したがって，切削ブレードの刃先は径方向のみに超音波振動するように配置されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３３６７７５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１０９２８号公報
【特許文献３】特開２００２−６６９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし，本願発明者らが検証した結果，切削ブレードの刃先の位置を理想的に径方向のみに超音波振動する位置に配置しても，切削ブレードの径方向に対して垂直方向である厚さ方向に大きな振動（横振れ）が発生してしまい，切削した半導体ウェハの切削溝の幅を広げてしまうという問題が生じることが明らかになった。これは，切削砥石部が周方向に連続した形状となっていると，切削ブレードの刃先の長さや厚さによっては，切削ブレードを超音波振動させたときに，切削ブレードの切削砥石部が径方向に膨張するように変形することによって切削砥石部が厚さ方向に撓んでしまうためと考えられる。
【００１０】
本願発明者らは，この切削砥石部の横振れが切削ブレードの構造によって大きく変化することを見出した。すなわち，切削砥石部と基台部とが一体に構成された超音波振動用切削ブレードにおいて，基台部の外周から突出した切削砥石部の径方向の長さｈが，切削砥石部の厚さ（刃厚）ｔの約２０倍以上（すなわち，ｈ／ｔ＞２０）となると，急激に大きな横振れが発生することが判明した。
【００１１】
例えば，３インチの径を有する基台部と，基台部から突出した径方向の長さｈが約２．０ｍｍ，刃厚ｔが約６０μｍの切削砥石部とからなる超音波振動用切削ブレードを使用したとき，突出した切削砥石部の径方向の長さｈは，刃厚ｔの約３３倍である。このとき，切削砥石部の厚さ方向両側に約６０μｍの横振れが発生してしまい，切削溝の幅を約２倍に広げてしまう。
【００１２】
一方，突出した切削砥石部の長さｈが刃厚ｔの約２０倍以下（すなわち，ｈ／ｔ≦２０）であれば，切削ブレードの横振れは約３μｍであり，通常の切削時に生じる切削ブレードの横振れと同程度の大きさである。したがって，切削溝の幅を拡張させるほどの大きな横振れは発生しない。しかし，被加工物に対して切り込み幅が小さく，かつ切り込み深さが深い切削溝を形成する必要がある場合には，切削砥石部の基台部から突出した径方向の長さｈが，切削砥石部の刃厚ｔの約２０倍以上となる場合もある。このような場合には，精度の高い超音波振動切削を行うことができないという問題があった。
【００１３】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，切削ブレードにおいて大きな横振れが発生するのを防止することの可能な，新規かつ改良された超音波振動切削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，スピンドルと，スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと，切削砥石部と切削砥石部を支持する基台部とを有し，スピンドルの先端部に固定される切削ブレードと，スピンドルに設けられて超音波振動する振動子と，を備え，振動子からスピンドルの軸方向に伝達される超音波振動の振動方向を切削ブレードの径方向に変換し，当該径方向に超音波振動する切削ブレードによって被加工物を切削する超音波振動切削装置が提供される。切削ブレードの切削砥石部の外周部には，複数のスリットが形成されることを特徴とする。
【００１５】
超音波振動切削装置では，切削ブレードが径方向に超音波振動する際，切削ブレードの形状によっては切削ブレードの切削砥石部が径方向に膨張するように変形するため，厚さ方向に撓みが生じてしまう。そこで，切削砥石部の外周部に複数のスリットを形成させることにより，切削砥石部の撓みが周方向に伝達されるのを遮断し，切削砥石部の厚さ方向に大きな横振れが生じることを防止できる。
【００１６】
ここで，切削ブレードが，基台部の外周から突出した切削砥石部の径方向の長さをｈ，切削砥石部の厚さ（刃厚）をｔとしたとき，ｈ／ｔ＞２０の関係を満たす場合に，切削ブレードの切削砥石部に複数のスリットを形成する。本願発明者らは，基台部の外周から突出した切削砥石部の径方向の長さｈが，切削砥石部の刃厚ｔの２０倍を超えたとき，切削砥石部の厚さ方向の横振れが急激に大きくなることを見出した。したがって，少なくともｈ／ｔ＞２０の関係を満たす場合に切削砥石部の外周部に複数のスリットを形成させれば，切削砥石部で生じる大きな横振れを防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば，切削ブレードにおいて大きな横振れが発生するのを防止することの可能な超音波振動切削装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
（第１の実施形態）
まず，図１に基づいて，本発明の第１の実施形態にかかる超音波振動切削装置の一例として構成された切削装置１０の全体構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる切削装置１０を示す全体斜視図である。
【００２０】
図１に示すように，切削装置１０は，例えば，半導体ウェハなどの被加工物１２を切削加工する切削ユニット２０と，被加工物１２を保持する保持手段の一例であるチャックテーブル１５と，切削ユニット移動機構（図示せず。）と，チャックテーブル移動機構（図示せず。）とを備える。
【００２１】
切削ユニット２０は，スピンドルに装着された切削ブレード２２を備えている。この切削ユニット２０は，径方向に超音波振動する切削ブレード２２を高速回転させながら，その刃先を被加工物１２に切り込ませることにより，被加工物１２を切削して極薄のカーフ（切溝）を形成することができる。
【００２２】
また，チャックテーブル１５は，例えば，上面が略平坦な円盤状のテーブルであり，その上面に真空チャック（図示せず。）等を具備している。このチャックテーブル１５は，例えば，ダイシングテープ１３を介してフレーム１４に支持された状態の被加工物１２が載置され，この被加工物１２を真空吸着して安定的に保持することができる。
【００２３】
切削ユニット移動機構は，切削ユニット２０を，Ｙ軸方向に移動させる。このＹ軸方向は，切削方向（Ｘ軸方向）に対して直交する水平方向であり，例えば，切削ユニット２０内に配設されたスピンドルの軸方向である。このようなＹ軸方向の移動により，切削ブレードの刃先を被加工物１２の切削位置（切削ライン）に位置合わせすることができる。また，この切削ユニット移動機構は，切削ユニット２０をＺ軸方向（垂直方向）にも移動させる。これにより，被加工物１２に対する切削ブレード２２の切り込み深さを調整したり，切削ブレード２２の基準位置を検出するための接触セットアップを実行したりできる。
【００２４】
チャックテーブル移動機構は，通常のダイシング加工時には，被加工物１２を保持したチャックテーブル１５を切削方向（Ｘ軸方向）に往復移動させて切削送りして，被加工物１２に対し切削ブレード２２の刃先を直線的な軌跡で作用させる。
【００２５】
かかる構成の切削装置１０は，高速回転する切削ブレード２２を被加工物１２に切り込ませながら，切削ユニット２０とチャックテーブル１５とを相対移動させることにより，被加工物１２を格子状に切削，即ちダイシング加工することができる。
【００２６】
次に，図２に基づいて，本実施形態にかかる切削ユニット２０の概略構成について説明する。なお，図２は，本実施形態にかかる切削ユニット２０を示す斜視図である。
【００２７】
図２に示すように，切削ユニット２０は，例えば，切削砥石部２３と基台部２１とが一体構成された切削ブレード２２と，先端部に切削ブレード２２が装着されるスピンドル２５と，スピンドル２５を回転可能に支持するスピンドルハウジング２６と，切削水供給ノズル２７と，ホイルカバー２８と，ボルト２９と，調整部材４０と，を主に備える。
【００２８】
切削ブレード２２は，略リング形状を有する極薄の切削砥石部２３と，該切削砥石部２３を支持する基台部２１とが一体構成されたハブブレードである。基台部２１は，例えば，アルミニウム等の金属材などの導電性材料を成形したものである。切削砥石部２３は，ダイヤモンド等の砥粒を基台部２１に対して例えば電着することによって形成され，切削ブレード２２の外周に配置される。このように，基台部２１と切削砥石部２３とは一体的に構成されているので，相互間に隙間が無く，このため超音波振動の伝達に適した構造となっている。
【００２９】
かかる切削ブレード２２は，例えば，ボルト２９によって，スピンドル２５の先端部（図示せず。）に装着される。このとき，切削ブレード２２の一側には略円柱状の調整部材４０も装着される。かかる切削ブレード２２の装着機構と，調整部材４０の詳細については後述する（図３参照）。
【００３０】
また，スピンドル２５は，例えば，後述するモータ（図示せず。）の回転駆動力を切削ブレード２２に伝達するための回転軸であり，装着された切削ブレード２２を例えば３０，０００ｒｐｍで高速回転させる。このスピンドル２５の大部分は，スピンドルハウジング２６に覆われているが，その先端部は，スピンドルハウジング２６から露出しており，かかる先端部に切削ブレード２２が装着される。
【００３１】
また，スピンドルハウジング２６は，スピンドル２５を覆うようにして設けられたハウジングである。このスピンドルハウジング２６は，内部に設けられたエアベアリングによって，スピンドル２５を高速回転可能に支持することができるが，詳細については後述する（図３参照）。
【００３２】
また，切削水供給ノズル２７は，例えば切削ブレード２２の両側に脱着可能に設けられ，切削ブレード２２の側面及び加工点付近に切削水を供給して冷却する。また，ホイルカバー２８は，切削ブレード２２の外周を覆うにして設けられ，切削ブレード２２を保護するとともに，切削水や切削屑などの飛散を防止する。
【００３３】
かかる構成の切削ユニット２０は，スピンドル２５により切削ブレード２２を高速回転させ，かかる切削ブレード２２の切削砥石部２３を被加工物１２に切り込ませて相対移動させる。これにより，例えば，被加工物１２の加工面を切削加工して，切削ラインに沿って極薄の切溝（カーフ）を形成することができる。
【００３４】
次に，図３に基づいて，本実施形態にかかるスピンドルハウジング２６の内部構成と，切削ブレード２２の装着機構について詳細に説明する。なお，図３は，本実施形態にかかる切削ユニット２０におけるスピンドルハウジング２６の内部構成を示す縦断面図である。
【００３５】
図３に示すように，切削ユニット２０のスピンドルハウジング２６の内部には，例えば，スピンドル２５と，スピンドル２５を回転可能に支持するラジアルエアベアリング３０およびスラストエアベアリング３１と，ラジアルエアベアリング３０及びスラストエアベアリング３１に高圧エアを供給するためのエア供給路（図示せず。）と，ラジアルエアベアリング３０およびスラストエアベアリング３１によって噴出されたエアを排出するための排気路（図示せず。）と，ロータ３２ａおよびステータ３２ｂを有するモータ３２と，ステータ３２ｂに電力を供給するためのステータ用給電部３４と，スピンドル２５の後端部側に設けられた超音波振動子としての例えばＰＺＴ振動子３３と，ＰＺＴ振動子３３に電力を供給するための非接触給電装置３５と，が設けられている。
【００３６】
詳細には，スピンドル２５の後部側には，モータ３２を構成する回転軸であるロータ３２ａが設けられている。ステータ用給電部３４によりステータ３２ｂに電力を供給すると，ロータ３２ａおよびステータ３２ｂの相互作用により回転駆動力が発生し，この回転駆動力によってスピンドル２５が高速回転する構成である。また，スピンドル２５の先端部側には，スピンドル２５の軸径よりも大径のスラストプレート２５ａが設けられている。
【００３７】
また，ラジアルエアベアリング３０は，スピンドル２５の外周に向けてエアを噴出することにより，空気圧によって，高速回転するスピンドル２５をラジアル方向（ＸＺ平面方向）に支持する。一方，スラストエアベアリング３１は，スラストプレート２５ａにエアを噴出することにより，高速回転するスピンドル２５をスラスト方向（Ｙ軸方向）に支持する。
【００３８】
このようなスピンドル２５，スピンドルハウジング２６，ラジアルエアベアリング３０，スラストエアベアリング３１，モータ３２などは，エアスピンドル機構を構成しており，高速回転するスピンドル２５を非接触で支持することができる。
【００３９】
また，スピンドル２５には，超音波振動子として，例えば，電歪振動子であるＰＺＴ振動子３３と，このＰＺＴ振動子３３に電力を供給する非接触給電装置３５とが設けられている。
【００４０】
ＰＺＴ振動子３３は，例えば，スピンドル２５の後部側（切削ブレード２２とは反対側）において，ロータ３２ａよりさらに後部側に配設されている。このＰＺＴ振動子３３は，ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックス材料などで構成されたボルト締めランジュバン型振動子などである。なお，振動子としては，この電歪振動子の例に限定されず，例えば磁歪振動子を使用することもできる。
【００４１】
非接触給電装置３５は，スピンドルハウジング２６の内周面に配設される給電側のトランスである一次側トランス５１と，スピンドル２５の後端部に配設された受電側のトランスである二次側トランス５２と，外部電源（図示せず。）と一次側トランス５１とを接続する給電端子５３とからなる。かかる構成の非接触給電装置３５は，外部電源から給電端子５３を介して供給された電力を，一次側トランス５１から二次側トランス５２に電磁誘導方式により非接触で伝達し，さらに，スピンドル２５を介してＰＺＴ振動子３３に供給する。この非接触給電装置３５により非接触でＰＺＴ振動子３３に給電することにより，スピンドル２５に給電用の部材を接触させなくて済むので，スピンドル２５が円滑に回転でき，エアスピンドル機構の利点を生かすことができる。
【００４２】
このようにして非接触給電装置３５から供給された電力により，ＰＺＴ振動子３３は，超音波振動を発生させてスピンドル２５を超音波振動させる。この超音波振動は，スピンドル２５の軸方向（Ｙ軸方向）に伝達され，スピンドル２５の先端部２４に装着された切削ブレード２２に向かう。さらに，このようにスピンドル２５の軸方向（Ｙ軸方向）に伝達される超音波振動は，切削ブレード２２の径方向（ＸＺ平面方向）に変換される。この振動伝達方向変換点のＹ軸位置が，切削ブレード２２の切削砥石部２３のＹ軸位置と同一またはその近傍となるように，切削ブレード２２の装着機構の構造や，ＰＺＴ振動子３３の周波数などが調整されている。
【００４３】
ここで，上記図３に基づき，本実施形態にかかる切削ブレード２２の装着機構の構造について詳述する。
【００４４】
図３に示すように，本実施形態にかかる切削ブレード２２は，上記のように基台部２１と，基台部２１に例えば電着された切削砥石部２３とが，一体化された構成である。かかる切削ブレード２２の基台部２１の両側には，スピンドル２５の先端部２４と略同一の径を有する円柱状の第１接合部２１ａ，第２接合部２１ｂがそれぞれ突設されている。この第１接合部２１ａの端面（図３における基台部２１の左端の平坦面）が調整部材４０との第１接合面となり，また，第２接合部２１ｂの端面（図３における基台部２１の右端の平坦面）が，スピンドル２５の先端部２４との第２接合面となる。これらの第１，第２接合面の形状は，スピンドル２５の先端部２４の接合面と略同一の径の円形である。
【００４５】
また，切削ブレード２２の基台部２１には，スピンドル２５の軸方向に基台部貫通孔２１ｃが貫通形成されている。この基台部貫通孔２１ｃは，後述するボルト２９のボルト胴部２９ｂよりも大径となっており，基台部貫通孔２１ｃ内にボルト胴部２９ｂが挿入された時に，両者が非接触状態となるようになっている。
【００４６】
また，調整部材４０は，例えば，アルミニウム等の金属材を成形して構成され，スピンドル２５の先端部２４に対応した円柱形状を有する部材である。この円柱状の調整部材４０の外径は，上記切削ブレード２２の基台部２１の第１接合部２１ａの外径と略同一となるように調整されている。かかる調整部材４０は，当該基台部２１の第１接合部２１ａの第１接合面に接合される。
【００４７】
かかる構造の調整部材４０は，スピンドル２５から軸方向に伝達される超音波振動の周波数に応じて，当該超音波振動の振動状態を調整するために使用する。具体的には，この調整部材４０は，当該軸方向に伝達される超音波振動が調整部材４０の軸方向の先端部（図３における左端部）において最大振動振幅点，つまり振動伝達方向変換点から上記超音波振動の１／４波長の距離にある点となるようにする機能を有する（図４参照）。
【００４８】
ボルト２９は，調整部材４０と係合するボルト頭部２９ａと，外周に雄ねじが形成されたボルト胴部２９ｂとから構成される。このボルト頭部２９ａの径は，調整部材４０内に係合可能な大きさであって，上記切削ブレード２２の基台部貫通孔２１ｃの径よりも大きくなるように調節されている。一方，ボルト胴部２９ｂの径は，当該基台部貫通孔２１ｃの径よりも小さくなるように調整されている。また，ボルト胴部２９ｂは，スピンドル２５の先端部２４に形成された雌ねじ孔２４ａに螺合するようになっている。
【００４９】
かかる構成のボルト２９により，調整部材４０と，切削ブレード２２の基台部２１と，スピンドル２５の先端部２４とを相互に接合して，切削ブレード２２及び調整部材４０をスピンドル２５の先端部２４に装着・固定することができる。このとき，ボルト頭部２９ａは，調整部材４０を係止し，ボルト胴部２９ｂは，切削ブレード２２の基台部貫通孔２１ｃを非接触状態で貫通して，スピンドル２５の先端部２４に螺合する。
【００５０】
また，かかる接合時には，調整部材４０の接合面と，切削ブレード２２の基台部２１の第１接合面との間には，第１の密着部材の一例である第１の密着リング５１が挟み込まれる。一方，切削ブレード２２の基台部２１の第２接合面と，スピンドル２５の先端部２４との間には，第２の密着部材の一例である第２の密着リング５２が挟み込まれる。かかる第１の密着リング５１及び第２の密着リング５２は，例えば，軟質の樹脂や紙などの絶縁性の軟質材料で形成されたリング形状の凹凸吸収部材である。
【００５１】
以上，図３を参照して，本実施形態にかかる切削ユニット２０の内部構成と，切削ブレード２２の装着機構の概要について説明した。以上のような構成により，スピンドル２５の先端部２４と，切削ブレード２２の基台部２１と，調整部材４０とを，相互に隙間無く好適に接合して，一体構成に近い状態にできる。さらに，ＰＺＴ振動子３３により発生させた超音波振動をスピンドル２５の軸方向に伝達させ，切削ブレード２２と略同一位置にある振動伝達方向変換点で，当該伝達された超音波振動の伝達方向を切削ブレード２２の径方向に変換できる。これにより，切削ブレード２２を径方向に超音波振動させながら，即ち，リング形状の切削砥石部２３を高周波で拡径，縮径を繰り返すように振動させながら，当該切削ブレード２２によって被加工物１２を切削することができる。
【００５２】
このように切削ブレード２２を径方向に超音波振動させる原理については，例えば上記特許文献２に記載されており公知であるが，以下に，図４に基づいて簡単に説明する。
【００５３】
図４は，本実施形態にかかる切削ユニット２０において，ＰＺＴ振動子３３からの超音波振動に共振する振動波形Ｗ１と，伝達方向が径方向に変換された振動波形Ｗ２とを示す説明図である。振動波形Ｗ１は，共振による超音波振動の瞬間的な変位（振動振幅）を表し，振動波形Ｗ２は，伝達方向が径方向に変換された超音波振動の瞬間的な変位（振動振幅）を表す。
【００５４】
図４に示すように，スピンドル２５の軸上（Ｙ軸上）には，振動波形Ｗ１の最大振動振幅点Ａ，Ｃ，Ｅ，Ｇと，最小振動振幅点Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈが存在する。通常，最小振動振幅点Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈでは，スピンドル２５の径方向の伸長が最大となる。したがって，スピンドル２５とスピンドルハウジング２６との間隔は，少なくとも最小振動振幅点Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈにおけるスピンドル２５の最大拡径量よりも大きくしなければならない。しかし，その他の点に関しては，切削ユニット２０がエアスピンドル機構を採用しているため，メカスピンドル機構を採用した場合のように最小振動振幅点Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈ付近を構造的に補強したりする必要はない。
【００５５】
振動波形Ｗ１の最小振動振幅点Ｂは，振動伝達方向変換点であり，この振動伝達方向変換点Ｂと同一若しくはその近傍のＹ軸位置に，切削ブレード２２の切削砥石部２３が配置されている。振動伝達方向変換点Ｂにおいて，超音波振動の伝達方向が，スピンドル２５の軸方向（Ｙ軸方向）から，切削ブレード２２の径方向（ＸＺ平面方向）に変換される。このように伝達方向が径方向に変換された超音波振動の振動波形Ｗ２における最大振動振幅点α，βが，切削ブレードの刃先位置に位置するように，切削ブレード２２のブレード径や超音波振動の周波数等が調整されている。
【００５６】
さらに，上記超音波振動を好適に伝達および変換するために，上記のように，切削ブレード２２の切削砥石部２３と基台部２１とが一体構成されており，かつ，調整部材４０と切削ブレード２２の基台部２１とスピンドル２５の先端部２４とが，第１の密着リング５１，第２の密着リング５２を介して，相互に密着して強固に固定されるように構成されている。さらに，切削ブレード２２の基台部２１は，振動伝達方向変換点Ｂを中心としてＹ軸方向に対称な形状となるように成形されており，また，最大振動振幅点Ａは，調整部材４０の先端部に位置づけられている。
【００５７】
以上のようにして，スピンドル２５を軸方向に伝達してきた超音波振動の伝達方向を径方向に変換することにより，切削ブレード２２の切削砥石部２３は拡径，縮径を繰り返して，その刃先が径方向に好適に超音波振動する。
【００５８】
ここで，切削ブレード２２の刃先の位置を理想的に径方向のみに超音波振動する位置に配置しても，切削ブレード２２の形状によって切削ブレード２２の径方向に対して垂直方向である厚さ方向に大きな振動（横振れ）が発生してしまい，切削した被加工物１２の切削溝の幅を広げてしまうという問題が生じる。これは，切削砥石部２３が周方向に連続した形状となっていると，切削ブレード２２の刃先の長さや厚さによっては，切削ブレード２２を超音波振動させたときに，切削ブレード２２の切削砥石部２３が径方向に膨張するように変形することによって切削砥石部２３が厚さ方向に撓んでしまうためと考えられる。
【００５９】
本願発明者らは，実験により，この横振れが切削ブレード２２の構造によって大きく変化することを見出した。すなわち，切削砥石部２３と基台部２１とが一体に構成された超音波振動用切削ブレード２２において，基台部２１の外周から突出した切削砥石部２３の径方向の長さｈ（以下，「切削砥石部２３の刃先の長さｈ」という）が，切削砥石部２３の厚さｔ（以下，「刃厚ｔ」という）の約２０倍以上，すなわち，ｈ／ｔ＞２０となると，急激に大きな横振れが発生することが判明した。
【００６０】
かかる実験では，３インチの基台部２１に固定された，刃厚ｔが約５０μｍの切削砥石部２３について，切削砥石部２３の刃先の長さｈを変化させたときの切削砥石部２３の刃先の横振れを測定した。このとき，切削砥石部２３の刃先の長さｈが１００μｍ毎に異なる複数の切削ブレード２２を用意して，それぞれに対して刃先の横振れを測定した。かかる測定では，切削ブレード２２は静止させた状態で，ＰＺＴ振動子３３に例えば約３０Ｗの電力を印加し，周波数５５ｋＨｚで発振させて，径方向（図５の矢印Ｒ方向）に超音波振動させて，図５の測定箇所における切削砥石部２３の横振れの大きさＬ（図５の矢印Ｌ方向の振れ）を測定した。この切削砥石部２３の横振れの大きさＬは，例えば，レーザ測定装置を用いて測定することができ，切削砥石部２３の超音波振動方向（径方向）に対して垂直方向側からレーザを切削砥石部２３の刃先（図５の測定箇所）に照射することによって，切削砥石部２３の横振れを測定することができる。
【００６１】
上記実験により得られた切削砥石部２３の刃先の長さｈと，切削砥石部２３の横振れの大きさＬとの関係を表したグラフを図６に示す。かかる実験により，図６に示すように，切削砥石部２３の刃先の長さｈが約１０００μｍまでは切削砥石部２３の横振れの大きさＬは約３μｍ以下であったが，切削砥石部２３の刃先の長さｈが約１０００μｍを超えると急激に切削砥石部２３の横振れが大きくなることが明らかになった。すなわち，切削砥石部２３の刃先の長さｈが刃厚ｔの約２０倍を超えたとき（ｈ／ｔ＞２０の関係が成り立つとき），通常の切削ブレードでは横振れが大きくなることが判明した。
【００６２】
なお，ＰＺＴ振動子３３に印加される電力の大きさによって径方向の振幅の大きさは変化するため横振れの大きさにも多少影響すると考えられるが，切削砥石部２３の刃先の長さｈが刃厚ｔの約２０倍を超えたとき（ｈ／ｔ＞２０の関係が成り立つとき），通常の切削ブレードでは横振れが大きくなることは変わらない。また，切削ブレード２２を超音波振動させたときの振幅は一般に約５〜６μｍに設定されるが，ＰＺＴ振動子３３に印加させる電力を約３０Ｗとすることにより，かかる範囲の振幅に設定することができる。
【００６３】
本実施形態にかかる切削装置１０では，切削砥石部２３に大きな横振れが生じるのを防止するため，切削ブレード２２の切削砥石部２３に複数のスリットを形成させる。以下に，図７に基づいて，本実施形態にかかる切削ブレード２２の構成について説明する。ここで，図７（ａ）は，本実施形態にかかる切削ブレード２２を示す正面図であり，図７（ｂ）は，本実施形態にかかる切削ブレード２２を示す側面図である。
【００６４】
図７（ａ）に示すように，本実施形態にかかる切削ブレード２２の切削砥石部２３には，複数のスリット，例えば８つのスリット２３ａが等間隔に形成されている。かかるスリット２３ａの数は，少なくとも２つ以上形成される。ただし，スリット２３ａの数や切削砥石部２３全体においてスリット２３ａが占める割合が多すぎると切削能力が低下してしまうため，切削条件（切削能力）と切削砥石部の横振れとのバランスにより，スリット２３ａの数は決定される。
【００６５】
スリット２３ａは，切削砥石部２３の刃先が超音波振動しているときに厚さ方向に撓まないように分断させるために形成されるものであり，スリット２３ａの深さや幅の大きさは制限されるものではない。例えば，基台部２１の大きさが３インチであり，切削砥石部２３の刃先の長さｈが約２．０ｍｍ，刃厚が約６０μｍである切削ブレード２２を使用するとき，スリット２３ａの深さ（切削砥石部２３の径方向に沿った長さ）約１．０〜２．０ｍｍ，幅約０．１〜１．０ｍｍとすることができる。
【００６６】
このようなスリット２３ａを形成することにより，切削砥石部２３の撓みが周方向に伝達されるのを遮断し，切削砥石部２３の厚さ方向に大きな横振れが生じることを防止できる。
【００６７】
また，スリット２３ａは，基台部２１の外周から突出した切削砥石部２３の径方向の長さｈと刃厚ｔとの間でｈ／ｔ＞２０の関係が成り立つとき，特に有効に機能する。上述したように，切削砥石部２３の刃先の長さｈが刃厚ｔの約２０倍を超えたとき，すなわち，ｈ／ｔ＞２０の関係が成り立つとき，切削砥石部２３の横振れが急激に大きくなり，精度の高い加工を行うのが困難となる。そこで，切削砥石部２３に複数のスリット２３ａを形成することにより切削砥石部２３の横振れを低減させることができるので，例えば，被加工物１２に対して切り込み幅が小さく，かつ切り込み深さの深い切削溝を形成することも可能となる。
【００６８】
以上，本実施形態にかかる切削ブレード２２の構成について説明した。次に，切削ブレード２２の切削砥石部２３に複数のスリット２３ａを形成することによる切削砥石部２３の横振れ防止の効果を検証するため，比較実験を行った。以下，図８に基づいて，比較実験について説明する。
【００６９】
（比較実験）
比較実験では，図８（ａ）に示す，スリット２３ａの形成されていない通常の切削ブレード２２と，図８（ｂ）に示す，本実施形態にかかるスリット２３ａの形成された切削ブレード２２とについて，切削砥石部２３の横振れの大きさを測定し，比較した。使用した切削ブレード２２は，ともに基台部２１の大きさが３インチの切削ブレード２２であり，切削砥石部２３の刃先の長さｈが約２ｍｍ，切削砥石部２３の刃厚ｔが約６０μｍであった。そして，図８（ｂ）に示す切削ブレード２２の切削砥石部２３にのみ，深さ約２ｍｍ，幅約１ｍｍのスリット２３ａを等間隔に８つ形成した。
【００７０】
本比較実験では，図８（ａ）に示す切削ブレード２２の４つの測定箇所Ａ〜Ｄと，図８（ｂ）に示す切削ブレード２２の４つの測定箇所Ａ’〜Ｄ’とにおける，切削砥石部２３の径方向の振れと横振れとについて測定した。かかる測定は，各測定箇所にレーザを照射して距離を測定するレーザ測定装置を用いて行った。この測定結果を，以下の表１および表２に示す。表１は，図８（ａ）に示す切削ブレード２２についての測定結果であり，表２は，図８（ｂ）に示す切削ブレード２２についての測定結果である。
【００７１】
【表１】
2007111803.tif 000003
【００７２】
【表２】
2007111803.tif 000004
【００７３】
表１に示すように，図８（ａ）に示す従来の切削ブレード２２における切削砥石部２３の径方向の振れの平均値は約５．２μｍであり，切削砥石部２３の横振れの平均値は約６７．５μｍであった。一方，表２に示すように，図８（ｂ）に示すスリット２３ａの形成された切削ブレード２２における切削砥石部２３の径方向の振れの平均値は約５．２２５μｍであり，切削砥石部２３の横振れの平均値は約２．３５μｍであった。
【００７４】
このように，図８（ａ）および図８（ｂ）に示す２つの切削ブレード２２において，切削砥石部２３の径方向の振れは略同一であるが，図８（ａ）に示す従来の切削ブレード２２では，切削砥石部２３の横振れの平均値が約６７．５μｍと大きい。これは，切削砥石部２３の刃厚ｔが約６０μｍであることを考えると，被加工物１２のカーフの幅を２倍以上に広げてしまうことになる。したがって，被加工物１２に対する切り込み幅が小さい切削溝を形成することは困難である。
【００７５】
一方，図８（ｂ）に示すスリット２３ａの形成された切削ブレード２２では，切削砥石部２３の横振れの平均値が約２．３５μｍであり，切削品質として問題のない３μｍ以下という範囲内に収まっている。このように，切削砥石部２３にスリット２３ａが形成されることにより，切削砥石部２３の撓みが周方向に伝達するのを遮断することができ，大きな横振れの発生を防止することができる。
【００７６】
以上，第１の実施形態にかかる切削装置１０について説明した。本実施形態にかかる切削装置１０では，切削ブレード２２の切削砥石部２３に複数のスリット２３ａを形成することにより，切削砥石部２３に大きな横振れが発生するのを防止することができるので，精度の高い加工を行うことができる。また，切削砥石部２３の刃先の長さｈが刃厚ｔの約２０倍を超えている場合にも，複数のスリット２３ａを形成することによって切削砥石部２３に大きな横振れが発生するのを防止することができるので，被加工物１２に対して切り込み幅が小さく，かつ切り込み深さの深い切削溝を形成することも可能となる。
【００７７】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７８】
例えば，上記実施形態の切削ブレード２２の切削砥石部２３の外周部には複数のスリット２３aが形成されたが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，切削ブレード２２が，基台部２１の外周から突出した切削砥石部２３の径方向の長さｈと刃厚ｔとの間でｈ／ｔ≦２０の関係を満たす場合には，図６に示すグラフより，切削砥石部２３の横振れの大きさは３μｍ以下であり，大きな横振れは生じないことが分かる。したがって，切削ブレード２２をｈ／ｔ≦２０の関係を満たすように構成することにより，切削砥石部２３の外周部にスリット２３ａを設けなくとも，切削砥石部２３の大きな横振れが発生しないので，切削砥石部２３の外周部にスリット２３ａを設けるための加工作業や時間を必要とせずに，切削砥石部２３の横振れを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は，超音波振動切削装置に適用可能であり，特に，超音波振動切削装置の切削ブレードに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる切削装置を示す概略斜視図である。
【図２】同実施形態にかかる切削ユニットを示す斜視図である。
【図３】同実施形態にかかる切削ユニットにおけるスピンドルハウジングの内部構成を示す縦断面図である。
【図４】同実施形態にかかる切削ブレードを径方向に超音波振動させる原理を示す説明図である。
【図５】切削ブレードの横振れの測定を説明するための，切削ユニットの一部側面図である。
【図６】切削砥石部の刃先の長さと切削砥石部の横振れの大きさとの関係を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は，本実施形態にかかる切削ブレードを示す正面図であり，図７（ｂ）は，本実施形態にかかる切削ブレードを示す側面図である。
【図８】比較実験において切削ブレードの横振れの測定箇所を示すための正面図であり，図８（ａ）は，スリットの形成されていない通常の切削ブレードであり，図８（ｂ）は，スリットの形成された本実施形態にかかる切削ブレードである。
【符号の説明】
【００８１】
１０          切削装置
１３          ダイシングテープ
１５          チャックテーブル
２０          切削ユニット
２１          基台部
２２          切削ブレード
２３          切削砥石部
２３ａ        スリット
２４          先端部
２５          スピンドル
２６          スピンドルハウジング
２９          ボルト
３３          ＰＺＴ振動子
【図１】
2007111803.tif 000005
【図２】
2007111803.tif 000006
【図３】
2007111803.tif 000007
【図４】
2007111803.tif 000008
【図５】
2007111803.tif 000009
【図６】
2007111803.tif 000010
【図７】
2007111803.tif 000011
【図８】
2007111803.tif 000012